JP2009010557A - 奥行データ出力装置及び奥行データ受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】奥行データ出力装置1は、被写体を撮影した複数のカメラのレンズから被写体までの距離によって規定される奥行データを出力するものであって、視差データを算出する視差データ算出手段3と、焦点距離を記憶する記憶手段5と、被写体距離を算出する距離算出手段7と、像倍率に掛ける係数を選択する係数選択手段9と、奥行データを算出する奥行データ算出手段11と、を備える。
【選択図】図1
Description
この図16に示される映像110は、通常のカメラで撮影された平面画像であり、開示されている方法では、送信側の送信装置(図示せず)にて、この映像110を解析する事により、遠景の山や、近景の人物を抽出し、それぞれに奥行値を適宜与える。そして、この方法では、与えられた奥行値を、デプスマップ130として、2D画像120と共に、受信装置(図示せず)に送る。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る任意視点映像(自由視点映像)の奥行データを出力する奥行データ出力装置を包含した任意視点映像システムの構成を図1に基づいて説明する。
そして、送信機30において、変換した色差値は、その画素数を輝度値の画素数に対して2分の1や4分の1に間引いて、当該映像データのデータ量を減らして送る。なお、この間引きは、各カメラ10、20で行ってもよいし、送信機30で行ってもよい。
図5(a)に示すように、カメラ10のレンズ12から任意の被写体距離Dにある被写体「猫」(以下、符号50と付す)は、レンズ12から当該レンズ12の焦点距離fだけ離れた位置にできる被写体像60として、カメラ10によって撮影される。
a/A=f/D ・・・(1)
となる。
d=Df/(D−f) ・・・(2)
となり、被写体50までの被写体距離Dによって異なることとなる。
多重化器4は、映像データ符号化器2で符号化された符号化映像データと、奥行データ出力装置1から出力された奥行データとを多重化し、多重化した多重化データを放送波又はネットワークデータとして出力するものである。なお、これら映像データ符号化器2及び多重化器4は、既存のもので構成されている。
奥行データ出力装置1は、視差データ算出手段3によって、カメラ10、20、・・・から入力された映像データの少なくとも2つの映像データに基づいて視差データを算出する(ステップS1)。
次に、本発明の第2実施形態に係る任意視点映像(自由視点映像)の奥行データを出力する奥行データ出力装置を包含した任意視点映像システムの構成を図4に基づいて説明する。
この場合のレンズ12から被写体50までの被写体距離Dと、レンズ12から被写体像70までの距離dとの関係を図5(b)のグラフに示す。この例では、レンズ12の焦点距離は、f=50mmとしたが、無限遠から0.5mまでの間の被写体50の像は、レンズ12から50mm離れた位置から56mmまでの間に射影されており、非常にコンパクトな立体映像である事が分かる。
b=Af/(D−f) ・・・(3)
となるので、この被写体像70のサイズbと位置d(ここで仮に像の奥行と呼ぶ)は、被写体50の実際のサイズAと実際の被写体距離Dを、同じ倍率f/(D−f)倍したものである事が分かる。この関係を図5(c)に示す。
δ=d−f=Df/(D−f)−f=f2/(D−f) ・・・(4)
となる。
これにより、奥行データのダイナミックレンジをフルに使う事ができ、効率がよい。
ちなみに、(1)式の像倍率f/Dに、直接、被写体50からの被写体距離Dを掛けたのでは、その値は被写体50からの被写体距離Dに拘わらず、常にfとなり、立体映像にならない。
図6に示すように、任意視点映像システムSBは、受光面移動カメラ10B、20B、・・・と、送信機30Bと、受信機40とを備えて構成されている。なお、図1に示した任意視点映像システムSと同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
この図8に示すように、受信機40は、送信機30、30A、30Bから送信された多重化データを受信して、多眼立体映像又は映像自身が奥行きを持つ立体映像を出力するもので、受信分離手段17と、映像データ復号手段19と、映像作成手段21と、奥行データ受信装置1Cと、を備えている。
奥行データ受信装置1Cは、奥行データ取得手段23によって、取得された奥行データの種類が直接奥行きとして使える形(所定の係数に1を選択する場合)か、所定の係数(1以外の所定の係数)を掛ける必要があるかを判定する(ステップS11)。続いて、奥行データ受信装置1Cは、係数選択手段9Cによって、接続されているディスプレイが2眼を含む多眼立体ディスプレイか映像自身が奥行きを持つ立体映像ディスプレイかを判定する(ステップS12)。
この任意視点映像システムSBの受光面移動カメラ10Bで撮影された近景の被写体90と遠景の被写体100を含む映像データは、近景の被写体像91が大きく、遠景の被写体像101が小さく撮影される。そして、この映像データは、送信機30Bに送られ、その中で被写体90及び100の色や形を表す画像データと、奥行データとに変換される。
受信機40では、図11に示すように、画像データとその奥行データを受け取った受信機40に電子ホログラフィディスプレイ53が接続されている。この電子ホログラフィディスプレイ53は、液晶表示素子等で構成されたものである。
第1実施形態及び第2実施形態では、ディスプレイが映像自身に奥行きを持つ立体映像ディスプレイの場合は、被写体像の像倍率f/Dに、所定の係数として、Df/(D−f)を掛けて奥行データとしたか、被写体までの被写体距離Dがレンズの焦点距離fより十分大きい場合には、所定の係数はほぼレンズの焦点距離fに近くなるので、この様な場合には、Df/(D−f)を掛ける代わりに、レンズの焦点距離fのみを掛けたものを奥行データとしている。このため、この場合は、接続されているディスプレイが立体映像ディスプレイである事を確認して、奥行データをそのまま奥行きとして出力する。これにより、奥行を求める操作が簡略化され、高速に奥行を求める事が可能になる。
これにより、奥行きは、直接視差量を表すので、この値だけ画素位置をずらせて2眼を含む多眼立体ディスプレイに表示すれば、容易に立体映像が得られ、受信側で特別な処理を不要にすることができる。
また、奥行データ出力装置1、1A、1B及び、奥行データ受信装置1Cの各構成による処理をコンピュータ言語で実現可能に記述した奥行データ出力プログラムとして構成することも可能である。
そして、「送信側係数」が送信機30、30A、30Bで選択される所定の係数を、「受信側係数」が受信機40で選択される所定の係数を示している。
図13に示したように、視差データは、2つの映像データ(カメラ1画像、カメラ2画像)を視差データ算出手段3に入力することで得られたものである。
1C 奥行データ受信装置
2 映像データ符号化器
3 視差データ算出手段
4 多重化器
5、5A、5B、5C 記憶手段
7 距離算出手段
9、9B、9C 係数選択手段
10、20 カメラ
10B、20B 受光面移動カメラ
10b、20b 受光面
11、11A、11B 奥行データ算出手段
12、22 レンズ
13 距離画像撮影カメラ(距離画像撮影手段)
15 被写体抽出手段
17 受信分離手段
19 映像データ復号手段
21 映像作成手段
23 奥行データ取得手段
25 奥行算出手段
30、30A、30B 送信機
40 受信機
50、80 被写体
60、61、70、81 被写体像
52 仮想のホログラム面
53 電子ホログラフィディスプレイ
90 近景の被写体
91 近景の被写体像
100 遠景の被写体
101 遠景の被写体像
Claims (7)
- 被写体を撮影した複数のカメラのレンズから被写体までの距離によって規定される奥行データを出力する奥行データ出力装置であって、
前記カメラ間の設置間隔を予め記憶していると共に、前記カメラのレンズの焦点距離を予め記憶している記憶手段と、
前記カメラで撮影した少なくとも2つの映像データに基づいて、2つの映像データのズレ量である視差データを算出する視差データ算出手段と、
この視差データ算出手段で算出した視差データから、前記カメラのレンズから前記被写体までの距離である被写体距離を算出する距離算出手段と、
この距離算出手段で算出された被写体距離をDとし、前記記憶手段に記憶されているレンズの焦点距離をfとして、前記被写体と撮影された被写体像との像倍率をf/Dとした場合に、この像倍率f/Dに所定の係数を掛けることで、前記奥行データを算出する奥行データ算出手段と、
を備えることを特徴とする奥行データ出力装置。 - 被写体を撮影した複数のカメラのレンズから被写体までの距離によって規定される奥行データを出力する奥行データ出力装置であって、
前記カメラのレンズから前記被写体までの距離を距離画像として得る距離画像撮影手段と、
前記カメラのレンズの焦点距離を予め記憶している記憶手段と、
この記憶手段に記憶されているレンズの焦点距離をfとし、前記距離画像撮影手段で撮影された距離画像から得られた前記カメラのレンズから前記被写体までの距離である被写体距離をDとして、前記被写体と撮影された被写体像との像倍率をf/Dとした場合に、この像倍率f/Dに所定の係数を掛けることで、前記奥行データを算出する奥行データ算出手段と、
を備えることを特徴とする奥行データ出力装置。 - 前記奥行データ算出手段で使用される前記所定の係数を、予め設定した条件に基づいて選択する係数選択手段を備え、この係数選択手段は、
表示する際のディスプレイが奥行きを持つ立体映像ディスプレイであり、前記映像データが平面映像データであり、前記被写体距離Dと前記焦点距離fとを比較した比較結果がD≫fでない場合の条件のとき、前記所定の係数にDf/(D−f)を選択し、
表示する際のディスプレイが2眼を含む多眼立体映像ディスプレイであり、人間の両眼間の平均距離Bが未定の場合の条件のとき、前記所定の係数に1を選択し、
表示する際のディスプレイが2眼を含む多眼立体映像ディスプレイであり、人間の両眼間の平均距離Bが予め与えられている場合の条件のとき、前記所定の係数に前記Bを選択し、
表示する際のディスプレイが映像に奥行きを持つ立体映像ディスプレイであり、前記映像データが平面映像データであり、前記被写体距離Dと前記焦点距離fとを比較した比較結果がD≫fの場合の条件のとき、前記所定の係数にfを選択し、
表示する際のディスプレイが未定である場合の条件のとき、前記所定の係数に1/fを選択することを特徴とする請求項1又は2に記載の奥行データ出力装置。 - 被写体を撮影した複数のカメラのレンズから被写体までの距離によって規定される奥行データを出力する奥行データ出力装置であって、
前記カメラは、カメラのレンズ又は受光面の位置を移動させながら、被写体を当該カメラで複数回撮影する立体映像カメラであって、撮影した複数の立体映像データの各レーヤ映像において、予め設定した閾値よりも高い周波数成分を含む画素を抽出し、この画素が所定数以上含まれる同系色の画素の領域を被写体像として抽出する被写体抽出手段と、
前記カメラのレンズの焦点距離を予め記憶している記憶手段と、
この記憶手段に記憶されているレンズの焦点距離をfとし、前記被写体抽出手段で被写体像が抽出されるまでに前記レンズ又は前記受光面の位置が移動した移動距離から、前記カメラから前記被写体までの距離である被写体距離Dを得て、前記被写体と撮影された前記被写体像との像倍率f/(D−f)を算出し、この像倍率f/(D−f)に所定の係数を掛けることで、前記奥行データを算出する奥行データ算出手段と、
を備えることを特徴とする奥行データ出力装置。 - 前記奥行データ算出手段で使用される前記所定の係数を、予め設定した条件に基づいて選択する係数選択手段を備え、この係数選択手段は、
表示する際のディスプレイが2眼を含む多眼立体映像ディスプレイであり、人間の両眼間の平均距離Bが未定の場合の条件のとき、前記所定の係数に1を選択し、
表示する際のディスプレイが2眼を含む多眼立体映像ディスプレイであり、人間の両眼間の平均距離Bが予め与えられている場合の条件のとき、前記所定の係数に前記Bを選択し、
表示する際のディスプレイが映像に奥行きを持つ立体映像ディスプレイであり、前記映像データが立体映像データである場合の条件のとき、前記所定の係数に前記fを選択し、
表示する際のディスプレイが未定である場合の条件のとき、前記所定の係数に1/fを選択することを特徴とする請求項4に記載の奥行データ出力装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の奥行データ出力装置から出力された奥行データを受信して、カメラで被写体を撮影した映像データを表示する際に、表示映像に奥行がある様に見せる為のパラメータを出力する奥行データ受信装置であって、
前記奥行データには、表示する際のディスプレイに応じた値を有したフラグが付随しており、前記奥行データは当該フラグに対応した種類を有しており、
前記カメラのレンズの焦点距離と、人間の両眼間の平均距離を予め記憶している記憶手段と、
前記奥行データを受信し、この受信した奥行データの種類を当該奥行データに付随しているフラグから判定する奥行データ取得手段と、
前記奥行データに所定の係数を掛けることで、前記パラメータを奥行きとして算出する奥行算出手段と、
を備えることを特徴とする奥行データ受信装置。 - 請求項3または請求項5に記載の奥行データ出力装置から出力された奥行データを受信して、カメラで被写体を撮影した映像データを表示する際に、表示映像に奥行がある様に見せる為のパラメータを出力する奥行データ受信装置であって、
前記奥行データには、表示する際のディスプレイに応じた値を有したフラグが付随しており、前記奥行データは当該フラグに対応した種類を有しており、
前記カメラのレンズの焦点距離と、人間の両眼間の平均距離を予め記憶している記憶手段と、
前記奥行データを受信し、この受信した奥行データの種類を当該奥行データに付随しているフラグから判定する奥行データ取得手段と、
前記ディスプレイの種類を判定して、前記記憶手段に記憶されている焦点距離又は平均距離を用いた、受信した奥行データに掛けるべき所定の係数を選択する係数選択手段と、
前記奥行データに前記所定の係数を掛けることで、前記パラメータを奥行きとして算出する奥行算出手段と、
を備え、
前記係数選択手段は、前記フラグから判定した奥行データの種類に応じ、
表示する際のディスプレイが奥行きを持つ立体映像ディスプレイであり、前記映像データが平面映像データであり、前記フラグの値に従って算出した前記カメラから前記被写体までの距離である被写体距離Dと前記焦点距離fとを比較した比較結果がD≫fでない場合の条件のとき、前記所定の係数に1を選択し、
表示する際のディスプレイが2眼を含む多眼立体映像ディスプレイであり、人間の両眼間の平均距離Bが送信側で未定の場合の条件のとき、前記所定の係数に前記記憶手段から読み出された前記平均距離Bを選択し、
表示する際のディスプレイが2眼を含む多眼立体映像ディスプレイであり、前記平均距離Bが送信側に予め与えられている場合の条件のとき、前記所定の係数に1を選択し、
表示する際のディスプレイが映像に奥行きを持つ立体映像ディスプレイであり、前記映像データが立体映像データである場合の条件のとき、前記所定の係数に1を選択し、
表示する際のディスプレイが映像に奥行きを持つ立体映像ディスプレイであり、前記映像データが平面映像データであり、前記被写体距離Dと前記焦点距離fとを比較した比較結果がD≫fの場合の条件のとき、前記所定の係数に1を選択し、
表示する際のディスプレイが送信側で未定である場合の条件のとき、接続されているディスプレイが2眼を含む多眼立体ディスプレイか映像自身が奥行きを持つ立体映像ディスプレイかに応じて、前記所定の係数にそれぞれfB若しくはf2を選択することを特徴とする奥行データ受信装置。
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